輔助再充電的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明一般地涉及向開關(guān)模式功率轉(zhuǎn)換器(SMPC)的切換控制器供電，更具體地涉及一種向SMPC的切換控制器供電的方法、一種用于向電荷存儲器供應(yīng)電荷以便向SMPC的切換控制器供電的充電電路、一種包括這種電路的SMPC。一種向開關(guān)模式功率轉(zhuǎn)換器(SMPC)的切換控制器供電的方法，所述SMPS包括：電感性部件，具有耦合用于從所述SMPC的輸入接收電力的繞組；切換電路，包括第一和第二開關(guān)晶體管，所述第一晶體管串聯(lián)耦合在所述繞組和所述第二晶體管之間；切換控制器，用于控制所述第二晶體管的切換；以及電荷存儲器，用于向所述切換控制器供電，所述方法包括：使電流從所述繞組流動通過所述第一晶體管；以及將所述電流通過傳導(dǎo)路徑轉(zhuǎn)移到所述電荷存儲器。
【專利說明】輔助再充電
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一般地涉及向開關(guān)模式功率轉(zhuǎn)換器(SMPC)的切換控制器供電，更具體地，涉及向SMPC的切換控制器供電的方法、存儲指令以使可編程處理設(shè)備可操作用于執(zhí)行該方法的存儲介質(zhì)、向電荷存儲器供應(yīng)電荷以便向SMPC的切換控制器供電的充電電路、包括這種電路的SMPC以及存儲介質(zhì)，所述存儲介質(zhì)存儲可操作用于控制晶體管切換以實(shí)現(xiàn)對電荷存儲器的充電以便向SMPC的切換控制器供電的代碼。
【背景技術(shù)】
[0002]希望將低成本雙極結(jié)型晶體管(BJT)用于離線功率轉(zhuǎn)換器中的初級開關(guān)，因?yàn)锽JT提供高擊穿電壓和低導(dǎo)通狀態(tài)電壓。然而，與電壓受控MOSFET、IGBT等相比，BJT具有在啟動過程期間需要相對較大的電荷存儲的缺點(diǎn)。
[0003]典型地，存儲電容器Caux由經(jīng)整流的干線輸入充電至初始化電壓；然后，存儲電容器作為輔助電源提供所有的電荷，以向IC控制器供電并驅(qū)動BJT，直到偏置繞組電壓上升到足以接管這些任務(wù)。如果Caux中的初始化電荷不能夠向IC和BJT供電足夠長時(shí)間以便使偏置繞組電壓上升到其工作電平，那么功率轉(zhuǎn)換器將不能啟動。具有高輸入電容的負(fù)載特別具有挑戰(zhàn)性，因?yàn)樗鼈冊凇袄鋯印钡那闆r下展現(xiàn)出有效的短路；因此要求更多的切換周期以增加輸出和偏置繞組電壓。BJT要求比電壓受控器件多得多的電荷來導(dǎo)通，因此電荷存儲器更迅速地耗盡。較大的存儲電容要求較高的啟動電流，這可能增加功耗。以較高的存儲電壓進(jìn)行操作提供了更多的電荷來支持針對給定存儲電容的啟動，并且也提供了用于驅(qū)動IC中器件的更多凈空。然而由于耗散損耗，較高的存儲電壓也增加了功耗。
[0004]其他操作條件可以類似地導(dǎo)致技術(shù)問題。偏置繞組電壓通常與轉(zhuǎn)換器輸出電壓緊密相關(guān)，因此當(dāng)輸出電壓較低時(shí)，控制器IC偏置功率可能不足。這種情況可能對于以恒電流或恒功率輸出模式操作的轉(zhuǎn)換器在低阻抗負(fù)載引起輸出電壓下降時(shí)發(fā)生。盡管這一問題針對基于MOSFET的轉(zhuǎn)換器也會發(fā)生，但是BJT要求的大電流使該問題大大惡化。
[0005]因此，對于采用例如BJT作為初級開關(guān)的離線功率轉(zhuǎn)換器，在高效操作方面和/或一般地在通過常規(guī)手段向控制器IC有效供應(yīng)電荷方面，需要進(jìn)行改進(jìn)。
[0006]考慮到上述內(nèi)容，SMPC領(lǐng)域仍然需要對于向功率轉(zhuǎn)換器(例如，包括雙極或場效應(yīng)初級開關(guān)的射地-基地功率轉(zhuǎn)換器)的IC控制器供應(yīng)操作電流的改進(jìn)控制。
[0007]為了供理解本發(fā)明之用，參考以下公開:
[0008]-US7，636，246 (發(fā)明人 Huynh 等，受讓人 Active-Semi，Inc.)，與 2009 年 2 月 12日公布的US20070891397相對應(yīng)；
[0009]-UCC28610數(shù)據(jù)表，可從德州儀器在
[0010]http: / / www.t1.com / product / ucc28610 處獲得:以及
[0011]-THX202H數(shù)據(jù)表，可從
[0012]http: / / bbs.dianyuan.com / bbs / u / 55 / 1330441183681758.pdf 獲得。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提出了一種向開關(guān)模式功率轉(zhuǎn)換器(SMPC)的切換控制器供電的方法，所述SMPS包括:電感性部件，具有耦合用于從所述SMPC的輸入接收電力的繞組；切換電路，包括第一和第二開關(guān)晶體管，所述第一晶體管串聯(lián)耦合在所述繞組和所述第二晶體管之間；切換控制器，用于控制所述第二晶體管的切換；以及電荷存儲器，用于向所述切換控制器供電，所述方法包括:使電流從所述繞組流動通過所述第一晶體管；以及將所述電流通過傳導(dǎo)路徑轉(zhuǎn)移到所述電荷存儲器。
[0014]因此，實(shí)施例可以提供用于維持對切換控制器的足夠供電的替代或附加手段，優(yōu)選地與SMPC的輸出電壓和/或負(fù)載無關(guān)，優(yōu)選地SMPC是射地-基地(cascode)功率轉(zhuǎn)換器。在實(shí)施例中這可以通過使用BJT發(fā)射極或MOSFET源極電流以在切換周期期間，例如在正常(例如PWM-受控)操作期間，即在SMPC啟動之后SMPC正在向負(fù)載供電時(shí)，為轉(zhuǎn)換器控制器IC供電來實(shí)現(xiàn)。
[0015]關(guān)于更具體的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)施例可以:減小對于輔助充電電路設(shè)計(jì)的限制；允許切換控制器在非常低的輸出電壓下維持控制；加大基于BJT的轉(zhuǎn)換器的用途；和/或改進(jìn)啟動特性。
[0016]優(yōu)選地，提供給切換轉(zhuǎn)換器的電力是DC(直流電)。類似地，SMPC優(yōu)選地用于向負(fù)載提供DC輸出電壓。SMPC上的負(fù)載可以是例如電感性、電阻性和/或電容性的。電感性部件可以是例如具有初級繞組和次級繞組的變壓器，所述初級繞組耦合用于從所述SMPC的輸入接收電力，所述次級繞組耦合用于向負(fù)載提供輸出電壓的電力。然而，在替代實(shí)施例中SMPC可以是非隔離轉(zhuǎn)換器。
[0017]如以上述，切換電路優(yōu)選地是射地-基地電路，其中第一晶體管耦合在繞組和第二晶體管之間以形成射地-基地結(jié)構(gòu)，第二晶體管優(yōu)選地連接至參考電壓線，例如接地線。然而在這種結(jié)構(gòu)中，射地-基地電路不必包括彼此直接耦合的第一和第二晶體管、與繞組直接耦合的第一晶體管和/或與參考電壓線直接耦合的第二晶體管。例如，第一和第二晶體管可以具有連接在它們之間的部件，例如置于繞組和/或晶體管之間或者第二晶體管和參考電壓線之間的電流感測電阻器。在射地一基地結(jié)構(gòu)中，第二晶體管可以耦合用于可控地驅(qū)動(即，發(fā)射極或源極切換)第一晶體管，從而控制所述繞組中的電流。然而，應(yīng)該注意，第一晶體管的傳導(dǎo)直接控制繞組中的電流。還應(yīng)該注意，當(dāng)?shù)诙w管截止時(shí)第一晶體管可以繼續(xù)接通-由第一晶體管實(shí)現(xiàn)的傳導(dǎo)(電流離開發(fā)射極或基極端子)有利地限定了切換電流通過電感性部件的時(shí)間段。
[0018]盡管在實(shí)施例中第一晶體管典型地是功率晶體管，第二晶體管可以是功率晶體管或低壓器件。
[0019]還可以提供一種方法，包括:禁用在所述第一晶體管的控制線上接收偏置信號，所述偏置信號用于向所述第一晶體管輸出電荷。特別地，在實(shí)施例中第一和第二晶體管的導(dǎo)通時(shí)間通常不一致。因此，考慮實(shí)施例，限定偏置信號何時(shí)將第一晶體管偏置導(dǎo)通的時(shí)間間隔可能不是第二晶體管導(dǎo)通和/或電流流過的相同時(shí)間間隔。
[0020]替代地，可以在電流流動期間保持基極驅(qū)動或者柵極偏置。然而，在執(zhí)行這種禁用的情況下，轉(zhuǎn)移的電流優(yōu)選地在禁用的實(shí)質(zhì)上整個(gè)時(shí)間或者較短時(shí)間，例如在禁用期間第一功率開關(guān)保持導(dǎo)通時(shí)，流過。有利地，單獨(dú)禁用不會引起第一晶體管立即停止從電感性部件傳導(dǎo)電流。
[0021]實(shí)施例可以將電流轉(zhuǎn)移至電荷存儲器，以在任意切換周期執(zhí)行輔助再充電，而與SMPC可能所處的模式無關(guān)。在實(shí)施例中，啟動典型地包括電荷存儲器(例如電容器)從DC源充電(例如，從整流的Vht通過大電阻器Rstart或者常通啟動開關(guān)的低電流)的初始階段。優(yōu)選地，控制器IC仍然休眠，因此不會發(fā)生切換。一旦電荷存儲器上的電壓(“輔助電壓”)達(dá)到閾值，則IC喚醒，并且命令切換開始。這通常是SMPC輸出電壓開始上升的時(shí)刻?？梢栽谶@種上升期間執(zhí)行輔助再充電，以幫助保持IC喚醒，同時(shí)“上拉”負(fù)載，而SMPC仍然可以處于其啟動階段。因此，可以在任意切換周期中執(zhí)行輔助再充電，包括在轉(zhuǎn)換器啟動期間和/或轉(zhuǎn)換器啟動之后。更具體地，可以在實(shí)施例中在正常SMPC操作期間使用輔助再充電，即在冷啟動之后和/或在啟動的SMPC輸出電壓上升階段期間。
[0022]因此，通?？梢蕴峁┮环N方法，其中在所述切換電路的切換周期期間進(jìn)行所述流動和轉(zhuǎn)移，所述切換周期允許(優(yōu)選地使能)向所述負(fù)載輸出所述輸出電壓的所述電力；這種切換周期可以包括第二晶體管的單個(gè)接通-關(guān)斷周期以及第一晶體管的單個(gè)傳導(dǎo)-不傳導(dǎo)周期。因此，可以在SMPC的正常操作期間進(jìn)行用于輔助再充電的流動和/或轉(zhuǎn)移。附加地或者替代地，可以在SMPC的啟動期間進(jìn)行輔助再充電。如上所述，期望在啟動期間進(jìn)行輔助再充電，例如一旦切換已經(jīng)開始但是在輔助繞組電壓足夠高例如已經(jīng)達(dá)到閾值之前。
[0023]進(jìn)一步優(yōu)選地，在切換電路的PWM切換控制模式期間進(jìn)行流動和/或轉(zhuǎn)移。
[0024]還可以提供一種方法，其中第一晶體管存儲電荷，以在轉(zhuǎn)移所述電流期間，并且優(yōu)選地在如上所述的任意禁用接收偏置信號期間，保持所述第一晶體管導(dǎo)通。
[0025]還可以提供一種方法，其中第一晶體管外部的電容器存儲電荷，以在轉(zhuǎn)移所述電流期間，并且優(yōu)選地在如上所述的任意禁用接收偏置信號期間，保持所述第一晶體管導(dǎo)通。
[0026]還可以提供一種方法，其中在轉(zhuǎn)移所述電流期間，與所述第一晶體管的控制線相連的偏置電路保持所述第一晶體管導(dǎo)通。因此，可以提供一種DC基極/柵極偏置實(shí)施例，其中不進(jìn)行上述禁用。
[0027]還可以提供一種方法，其中所述轉(zhuǎn)移包括接通所述傳導(dǎo)路徑，以通過所述傳導(dǎo)路徑傳導(dǎo)所述電流至所述電荷存儲器。這可以包括接通傳導(dǎo)路徑中的開關(guān)或者將傳導(dǎo)路徑中的二極管正向偏置。在實(shí)施例中，傳導(dǎo)路徑的接通可以是其本身允許電流的轉(zhuǎn)移。
[0028]還可以提供一種方法，其中所述轉(zhuǎn)移包括:將參考電壓線從所述傳導(dǎo)路徑去耦，從而使所述電流通過所述傳導(dǎo)路徑流到所述電荷存儲器。例如，所述轉(zhuǎn)移可以包括將第二功率開關(guān)關(guān)斷以將第一功率開關(guān)從參考電壓去耦，從而使第一晶體管的電流(例如，發(fā)射極或源極電流)轉(zhuǎn)移至電荷存儲器。在實(shí)施例中，第一功率開關(guān)從參考電壓去耦可以引起所述第一功率開關(guān)上相對于所述電荷存儲器的電壓變化，從而允許所述電流流到所述電荷存儲器，例如，第一功率開關(guān)上的電壓變化對半導(dǎo)體結(jié)二極管正向偏置以允許電流通過二極管流到電荷存儲器；替代地，傳導(dǎo)路徑中的開關(guān)可以用于實(shí)現(xiàn)電壓變化。
[0029]還可以提供一種方法，其中所述去耦包括在所述第一晶體管保持接通的同時(shí)關(guān)斷所述第二晶體管。
[0030]還可以提供一種方法，其中至少第一晶體管是雙極型晶體管，例如BJT、IGBT等，并且其中所述轉(zhuǎn)移包括轉(zhuǎn)移雙極型晶體管的發(fā)射極電流以通過傳導(dǎo)路徑流至電荷存儲器。
[0031]還可以提供一種方法，其中至少第一晶體管是場效應(yīng)晶體管(FET)，例如JFET、MOSFET等，并且其中所述轉(zhuǎn)移包括轉(zhuǎn)移FET的源極電流以通過傳導(dǎo)路徑流至電荷存儲器。優(yōu)選地，參考電壓線從傳導(dǎo)路徑的上述去耦包括將第二晶體管關(guān)斷以將FET源極端子從參考電壓線去耦，在第一晶體管保持接通的同時(shí)進(jìn)行第二晶體管的關(guān)斷，使得FET的源極電流流至電荷存儲器。
[0032]還可以提供一種方法，其中電感性部件是變壓器或耦合的電感器，所述方法優(yōu)選地還包括從所述變壓器的輔助繞組或耦合的電感器對所述電荷存儲器充電。
[0033]還可以提供一種方法，其中所述切換控制器控制所述第一晶體管的切換。
[0034]還可以提供一種存儲計(jì)算機(jī)程序指令的存儲介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)存儲指令對可編程處理設(shè)備進(jìn)行編程以操作用于執(zhí)行所述方法。
[0035]根據(jù)本方面的第二方面，提出了一種充電電路，用于向電荷存儲器供應(yīng)電荷，所述電荷存儲器用于向開關(guān)模式功率轉(zhuǎn)換器(SMPC)的切換控制器供電，所述SMPC包括:電感性部件，具有耦合用于從所述SMPC的輸入接收電力的繞組；切換電路，包括第一開關(guān)晶體管和第二開關(guān)晶體管，所述第一晶體管串聯(lián)耦合在所述繞組和所述第二晶體管之間，并且用于接收繞組電流，其中所述繞組電流是來自所述繞組的電流；切換控制器，用于控制所述第二晶體管的切換；以及電荷存儲器，耦合用于向所述切換控制器供電，所述充電電路包括:電流轉(zhuǎn)移電路，用于將所述繞組電流從第一晶體管傳導(dǎo)至所述電荷存儲器；以及所述第二晶體管配置為將參考電壓線從所述電流轉(zhuǎn)移電路可控地去耦，以使所述繞組電流通過所述電流轉(zhuǎn)移電路流至所述電荷存儲器。
[0036]與第一方面類似，優(yōu)選地，在“正?！辈僮髌陂g和/或啟動期間向電荷存儲器供應(yīng)電荷，以便向SMPC的切換控制器供電。
[0037]電流轉(zhuǎn)移電路可以替代地稱作傳導(dǎo)路徑，和/或電荷存儲器可以替代地稱作電荷儲存器。通常，電荷存儲器至少包括電容器。
[0038]第二晶體管可以是參考去耦開關(guān)，操作用于實(shí)質(zhì)上關(guān)斷以允許第一晶體管的端子(例如，BJT發(fā)射極或MOS源極)上的電壓相對于電荷存儲器上的電壓變化，從而允許電流流向電荷存儲器，特別是在要求電流轉(zhuǎn)移電路中的二極管正向偏置以接通到存儲器的傳導(dǎo)路徑的情況下。
[0039]還可以提供一種充電電路，包括:偏置去耦開關(guān)，用于可控地實(shí)質(zhì)上將所述第一晶體管的控制線從偏置輸出線(優(yōu)選地，切換控制器的輸出線)去耦合，偏置輸出線用于向所述第一晶體管輸出電荷。因此，偏置線通?？梢杂糜诳煽氐叵虻谝痪w管控制端供應(yīng)電荷。在實(shí)施例中，偏置線只用于在第一晶體管導(dǎo)通時(shí)間的一部分中將第一晶體管偏置導(dǎo)通，第一晶體管的導(dǎo)通時(shí)間可以不是與第二晶體管的導(dǎo)通時(shí)間完全相同的時(shí)間間隔。
[0040]還可以提供一種充電電路，其中第一晶體管配置用于存儲電荷，以在通過所述偏置去耦開關(guān)將所述第一晶體管的控制線從偏置輸出線去耦合時(shí)，延遲第一晶體管的關(guān)斷，使得第一晶體管將所述繞組電流傳導(dǎo)至所述電流轉(zhuǎn)移電路。電荷控制模型提供了對于這種電荷存儲效應(yīng)的一些知識。例如，使用電荷控制模型對BJT切換的清楚說明可以在http: / / ecee.colorad0.edu / ?bart / book / book / chapter5 / ch56.htm 中找到；在Chenming Hu的“用于集成電路的現(xiàn)代半導(dǎo)體器件(Modern Semiconductor Devicesfor Integrated Circuits)，，的第 8.10 節(jié)(http: / / www.eecs.berkeley.edu / ?hu /Chenming-Hu_ch8.pdf)中給出了形象的分析。這些文獻(xiàn)可以輔助理解BJT電荷存儲機(jī)制，其電容可以隨著BJT操作條件而改變。有利地，在第一晶體管中內(nèi)部地或者固有地(例如，在BJT的基極區(qū)域中；在MOSFET的柵極電容中)實(shí)現(xiàn)第一晶體管的這種電荷存儲來延遲關(guān)斷。
[0041]附加地或者替代地，可以提供一種充電電路，其中第一晶體管外部的電容器配置用于存儲電荷，以在通過所述控制去耦開關(guān)或偏置去耦開關(guān)將所述第一晶體管的控制線從偏置輸出線去耦時(shí)，延遲第一晶體管的關(guān)斷，使得第一晶體管將所述繞組電流傳導(dǎo)至所述電流轉(zhuǎn)移電路。這種電容器可以是分立電容器，并且為了延遲關(guān)斷的目的，可以單獨(dú)地使用或者與第一晶體管的內(nèi)部或固有電容結(jié)合使用。
[0042]還可以提供一種充電電路，其中所述電流轉(zhuǎn)移電路包括半導(dǎo)體結(jié)，例如二極管，配置用于在正向偏置時(shí)傳導(dǎo)所述轉(zhuǎn)移的繞組電流。
[0043]還可以提供一種充電電路，其中所述電流轉(zhuǎn)移電路包括開關(guān)，例如BJT或M0SFET，操作用于接通以傳導(dǎo)所述轉(zhuǎn)移的繞組電流。
[0044]還可以提供一種充電電路，其中至少第一晶體管是雙極型晶體管，并且其中所述第二晶體管操作用于在雙極型晶體管保持導(dǎo)通的同時(shí)將雙極型晶體管發(fā)射極端子從參考電壓線(例如接地軌)去耦合，從而通過電流轉(zhuǎn)移電路(例如，包括二極管和/或開關(guān))將雙極型晶體管的發(fā)射極電流轉(zhuǎn)移至電荷存儲器。
[0045]還可以提供一種充電電路，其中至少第一晶體管是場效應(yīng)晶體管(FET，例如MOSFET)，并且其中:所述第二晶體管操作用于在FET保持導(dǎo)通的同時(shí)將FET源極端子從參考電壓線去耦合，從而將FET的源極電流通過電流轉(zhuǎn)移電路轉(zhuǎn)移至電荷存儲器。
[0046]還可以提供一種包括充電電路的SMPC。
[0047]還可以提供一種SMPC，其中電感性部件包括變壓器或者耦合的電感器，并且所述電荷存儲器包括電容器，所述電容器配置用于從所述變壓器的輔助繞組或耦合的電感器接收電荷。
[0048]SMPC 可以是例如正向(forward)、回掃(flyback)、降壓(buck)、升壓(boost)或降壓-升壓轉(zhuǎn)換器。
[0049]根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提出了一種充電電路，用于向電荷存儲器供應(yīng)電荷，所述電荷存儲器用于向開關(guān)模式功率轉(zhuǎn)換器(SMPC)的切換控制器供電，所述SMPC包括:電感性部件，具有耦合用于從所述SMPC的輸入接收電力的繞組；切換電路，包括第一開關(guān)晶體管和第二開關(guān)晶體管，所述第一晶體管串聯(lián)耦合在所述繞組和所述第二晶體管之間；切換控制器，用于控制所述第二晶體管的切換；以及電荷存儲器，用于向所述切換控制器供電，所述充電電路包括:用于使電流所述繞組傳導(dǎo)通過所述第一晶體管的裝置；以及用于使所述電流通過傳導(dǎo)路徑轉(zhuǎn)移至所述電荷存儲器的裝置。
[0050]與第一和第二方面類似，優(yōu)選地在“正?！辈僮髌陂g和/或啟動期間向電荷存儲器供應(yīng)電荷，以便向SMPC的切換控制器供電。
[0051]還可以提供一種充電電路，所述充電電路包括用于禁用在所述第一晶體管的控制線上接收偏置信號的裝置，所述偏置信號用于向所述第一晶體管輸出電荷。
[0052]還可以提供一種充電電路，其中所述用于傳導(dǎo)電流的裝置用于在所述禁用期間，例如如上所述至少在任意禁用期間第一功率開關(guān)保持導(dǎo)通時(shí)，將電流從所述繞組傳導(dǎo)通過所述第一晶體管。[0053]根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提出了一種存儲代碼的存儲介質(zhì)，所述代碼操作用于控制晶體管切換，以實(shí)現(xiàn)電荷存儲器的充電以向開關(guān)模式功率轉(zhuǎn)換器(SMPC)的切換控制器供電，所述SMPC包括:初級和次級晶體管以及繞組，所述次級晶體管耦合在初級晶體管和參考電壓之間；代碼在運(yùn)行時(shí):控制初級和次級晶體管導(dǎo)通以使電流從繞組傳導(dǎo)至參考電壓；然后在使初級晶體管保持接通的同時(shí)關(guān)斷次級晶體管，從而允許將電流從所述初級晶體管通過傳導(dǎo)路徑轉(zhuǎn)移至所述電荷存儲器。在實(shí)施例中，存儲介質(zhì)可以是切換控制器。
[0054]在所附從屬權(quán)利要求中限定了優(yōu)選實(shí)施例。
[0055]以上方面的任意一個(gè)或多個(gè)和/或優(yōu)選實(shí)施例的以上可選特征的任意一個(gè)或多個(gè)可以任意排列組合。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0056]為了更好的理解本發(fā)明并且為了示出如何實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，現(xiàn)在作為示例參考附圖，其中:
[0057]圖1示出了第一實(shí)施例的電路示意圖；
[0058]圖2示出了第二實(shí)施例的電路示意圖；
[0059]圖3示出了說明BJT控制方案的結(jié)構(gòu)的波形；
[0060]圖4示出了說明實(shí)施例的BJT控制方案的波形；
[0061]圖5示出了采用DC基極電壓偏置的第三實(shí)施例的電路示意圖；
[0062]圖6示出了在變壓器Tx上不存在輔助繞組的實(shí)施例的電路示意圖；以及
[0063]圖7a示出了實(shí)施例的控制方法的流程圖；
[0064]圖7b示出了控制實(shí)施例的開關(guān)以實(shí)現(xiàn)向?qū)嵤├械碾姾纱鎯ζ鞴╇姷谋P載代碼。
【具體實(shí)施方式】
[0065]一實(shí)施例使用BJT發(fā)射極電流或MOSFET源極電流在切換周期期間向轉(zhuǎn)換器控制IC供電。更具體地，具有用于實(shí)現(xiàn)輔助再充電的相對小型結(jié)構(gòu)的一優(yōu)選實(shí)施例包括:射地-基地(cascode)轉(zhuǎn)換器，具有從BJT發(fā)射極或MOSFET源極到輔助充電線的切換連接以及從BJT發(fā)射極或MOSFET源極至“地”的切換連接，在BJT或MOSFET導(dǎo)通時(shí)后者開路以提供通過前者的電流。
[0066]優(yōu)選地，一實(shí)施例通過補(bǔ)充裝置從常規(guī)“輔助繞組”向切換控制器供應(yīng)工作電流。
[0067]圖1示出了輔助再充電的第一實(shí)施例的電路示意圖。離線功率轉(zhuǎn)換器可以是任意類型的，例如回掃、升壓或正向轉(zhuǎn)換器，并且這里只是作為示例示出為單端設(shè)計(jì)。盡管在圖1中示出了變壓器Tx，但是依賴于轉(zhuǎn)換器類型和應(yīng)用的特性，可以采用替代的電感性部件。例如，回掃轉(zhuǎn)換器可以采用耦合的電感器，并且升壓轉(zhuǎn)換器可以采用電感器。可以將開關(guān)‘、1和以及二極管Dea中的一些或全部集成到IC控制器中，如圖1所示。這種方法可以將功率轉(zhuǎn)換器的總部件數(shù)最小化。替代地，這些器件中的一些或者全部可以是分立部件，例如以便減小IC中的功耗和/或IC的管芯尺寸。這些器件可以任意合適的制造工藝來形成。ED和Aux端子之間的連接可以由可控開關(guān)Qea而不是二極管Dea來提供。可以通過包括電路(“Cots”)在內(nèi)的電路來控制開關(guān)QBA、QBe和Qeg (以及如果存在的話Qea)，可以將所述電路中的一些或全部集成到IC控制器中。替代地，圖1的控制電路的任意或者全部例如“Ccts”電路或者電流源Ib可以實(shí)現(xiàn)為分立部件。
[0068]在該實(shí)施例中,初級開關(guān)Qsw是射地-基地連接(cascode)或者發(fā)射極切換結(jié)構(gòu)的雙極型晶體管，例如雙極結(jié)型晶體管(BJT)。以虛線示出了 BJT Qsff的基極和發(fā)射極端子之間的電容CBE。這表示了 BJT中的內(nèi)在電荷存儲以及在這些端子之間設(shè)置的任意附加電容的總和。Qk是IC上的低電壓高電流開關(guān)，控制Qsw發(fā)射極電流至參考電壓，在此該參考電壓選擇為OV(Gnd)。采用射地-基地結(jié)構(gòu)的益處有:由于Qeg是低電壓器件，從而可以快速切換，無論是接通還是關(guān)斷；高電壓耐受能力，伴隨有利的反向偏置安全操作區(qū)(RBSOA)；和/或由于使用Qsw的增益來產(chǎn)生啟動電流的能力而導(dǎo)致的低無負(fù)載功耗。在啟動時(shí)，從Vin通過啟動電阻器Rstakt的小電流使Qsw基極電壓上升，將Qsw偏置以傳導(dǎo)集電極-發(fā)射極電流。該電流是流過Rstakt的基極電流乘以Qsw增益，該電流經(jīng)由二極管Dea流至IC的電荷存儲器Caux (因?yàn)殚_關(guān)Qba、Qbg和Qk關(guān)斷)。因此，可以選擇Rstakt具有相對較大的值，例如約40M Ω，允許減小Rstakt中的功耗。
[0069]代替將射地-基地結(jié)構(gòu)的BJT的基極端子偏置到DC電壓以在發(fā)射極開關(guān)Qeg接通時(shí)確保傳導(dǎo)，本實(shí)施例采用Qsw基極端子的切換以更加精確地控制BJT的操作:經(jīng)由開關(guān)QBe將Qsw基極端子連接到低參考電壓，該低參考電壓在圖1中選擇為Gnd。Qsw基極端子還經(jīng)由開關(guān)Qba連接到電流源IB。Ib可以是有源電流源，或者簡單地是與電壓源如Aux(輔助)軌相連的電阻器。
[0070]有利地，這種切換基極和發(fā)射極方法可以保持射地-基地結(jié)構(gòu)固有的開路發(fā)射極切換的可靠性益處，而且還限制了關(guān)斷期間發(fā)射極的峰值電壓擺幅。在發(fā)射極端子開路時(shí)，如果峰值發(fā)射極電壓沒有引起任何電流流到相連的電路(例如Dea)中，則通常不可能存在BJT中的電流增益。在發(fā)射極電流不能流動的情況下，BJT可以在關(guān)斷期間和緊接關(guān)斷之后承受較高的集電極電壓，而不存在可能劣化功率效率和可靠性的不利擊穿。實(shí)際的結(jié)果可能是利用適當(dāng)?shù)那袚Q控制，與只存在基極切換或者只存在發(fā)射極切換的結(jié)構(gòu)相比，這種結(jié)構(gòu)中BJT的可施加擊穿電壓可以更高。這可以為基極+發(fā)射極切換的結(jié)構(gòu)增加成本優(yōu)勢。
[0071]利用一些改進(jìn)，可以采取同樣的方法來切換場效應(yīng)晶體管(FET)，例如如圖2所示的金屬-氧化物-半導(dǎo)體FEI (MOSFET)。
[0072]在基于圖1的實(shí)施例中，變壓器TX稱作電感性部件，其耦合用于從輸入Vin接收功率。開關(guān)Qsw和Qk分別提供切換電路的第一和第二開關(guān)晶體管，其中可以通過切換控制器“Ccts”控制第二晶體管的切換，并且至少通過晶體管的控制線(例如，基極端子)上的偏置信號來控制第一晶體管的切換。電容器Caux形式的電荷存儲器配置用于從包括例如可控開關(guān)和/或二極管Dea(通常均包括半導(dǎo)體結(jié)以允許正向偏置電流流動)的傳導(dǎo)路徑接收電流。因此，可以提供包括這種傳導(dǎo)路徑的電流轉(zhuǎn)移路徑以從Qsw抽取電流至Caux?？梢蕴峁┑谝婚_關(guān)晶體管Qsw外部的附加電容器Cbe，以輔助第一開關(guān)晶體管Qsw傳導(dǎo)轉(zhuǎn)移至傳導(dǎo)路徑的電流；然而，晶體管Qsw的固有電容可以在這一方面進(jìn)行輔助，無論有或者沒有外部電容器。這種電流通過傳導(dǎo)路徑的流動可以通過第二晶體管Qk將晶體管Qsw從參考電壓線例如圖1所示的Gnd去耦合來實(shí)現(xiàn)。
[0073]進(jìn)一步考慮圖1，QBA可以稱作偏置去耦開關(guān)，其耦合在偏置輸出線(來自例如電流源Ib)和用于向第一開關(guān)晶體管Qsw的控制線(例如，基極)提供偏置信號的輸出線之間。[0074]通過開關(guān)QEe、Qbc和Qba以及電流源Ib的適當(dāng)控制，可以實(shí)現(xiàn)多種BJT控制技術(shù)。在圖3中提供了基本方案的說明，該圖從上到下示出了沿時(shí)間軸在時(shí)刻V t4和t5的開關(guān)Qba>Qeg>Qbg的狀態(tài)和IBD、Ied和Vce的變化。(注意:例如時(shí)刻t2的省略并不暗示任何內(nèi)容)。
[0075]在圖3的結(jié)構(gòu)中，波形QBA、Qk和QBe示出了這些開關(guān)的邏輯狀態(tài)，較高的電平表示開關(guān)接通狀態(tài)，并且較低的電平表示開關(guān)關(guān)斷狀態(tài)。在這一簡單示例中，在時(shí)間h同時(shí)接通(即，導(dǎo)通)開關(guān)Qba和Qk，在將Qsw的發(fā)射極端子連接到Gnd的同時(shí)從IC端子BD提供基極電流驅(qū)動Ibd。這接通了 Qsw，使得電流流過變壓器Tx的初級繞組至地。以與Qba和Qk相反的相位控制開關(guān)QBe。當(dāng)在時(shí)間t4接通時(shí)，開關(guān)QBe提供低阻抗以反轉(zhuǎn)基極電流，示出為基極電流Ibd上的負(fù)波瓣，并且當(dāng)Qsw在時(shí)間t5關(guān)斷時(shí)，維持可靠的關(guān)斷。在這一簡單示例中，在接通Qba的同時(shí)將來自電流源Ib的基極電流保持在恒定值。在圖3中將進(jìn)入IC的ED管腳中的Qsw發(fā)射極電流Ied示出為通過回掃轉(zhuǎn)換器中耦合電感器的初級繞組的典型斜坡電流，但這只是作為方便的示例(實(shí)施例一般地可應(yīng)用于其他轉(zhuǎn)換器類型，例如正向、升壓、降壓或其他轉(zhuǎn)換器拓?fù)?。波形Vra表示BJT Qsff的集電極-發(fā)射極電壓，示出了阻斷階段和傳導(dǎo)階段。注意:在時(shí)間&和t5之間，初級電感器電流繼續(xù)。這種電流可以經(jīng)由IC端子BD和開關(guān)QBe作為反向基極電流而流至地。因此，開關(guān)Qb,優(yōu)選地能夠傳導(dǎo)與開關(guān)Qeg傳導(dǎo)的電流同樣大的電流。
[0076]然而，一實(shí)施例可以提供IC電荷存儲電容器Caux兩端的電壓Vaux的改進(jìn)管理。在圖4中示出了示例波形。
[0077]與圖3的控制方案不同，在圖4的BJT控制方案實(shí)施例中，在早于t4的時(shí)間t3時(shí)關(guān)斷QEe，而QBe保持關(guān)斷。在時(shí)間t5之前由于所存儲的電荷維持Qsw處于其接通狀態(tài)，所以Qsw發(fā)射極端子電壓上升直至二極管Dea正向偏置。這強(qiáng)制Qsw發(fā)射極電流通過Dea經(jīng)由IC的Aux端子至Caux,或 者如果使用分立二極管Dea則強(qiáng)制發(fā)射極電流直接通過Dea至CAux。換句話說，在受控的時(shí)間段中，集電極電流流至Caux而不是Gnd，提供了 IC的替代電源。因?yàn)殚_關(guān)Qba、Qeg和QBe都是關(guān)斷的，所以Qsw基極端子電壓隨著其發(fā)射極端子電壓而上升，在圖4中將發(fā)射極端子電壓示出為VEe。圖4中示出的Vaux的增加表示輔助再充電。
[0078]盡管在圖4的方案中在時(shí)間t3禁用了基極驅(qū)動，即開關(guān)Qba和/或電流源Ibd，但是優(yōu)選地可以在Qsw發(fā)射極電流流經(jīng)Dea至Caux的同時(shí)，在從時(shí)間t3到時(shí)間t4的時(shí)間段中的一些或全部中繼續(xù)驅(qū)動基極端子。由于Qsw的發(fā)射極端子電壓上升，這可能要求施加較高的基極偏置電壓。例如，基極偏置電壓的這種增加可以通過在Aux軌和Qsw基極端子之間使用諸如電荷泵之類的電壓轉(zhuǎn)換器來實(shí)現(xiàn)。
[0079]參考圖2的MOSFET Qsw實(shí)施例和圖4的波形，應(yīng)該注意:在開關(guān)Qse關(guān)斷的同時(shí)，由Qga建立并且由柵極-源極電容Ces保持的柵極-源極電壓保持Qsw導(dǎo)通，因?yàn)镼sw柵極端子電壓隨著其源極端子電壓而上升。只要開關(guān)Qee和Qm保持關(guān)斷就基本上滿足這種情況。
[0080]盡管圖4示出了輔助再充電時(shí)間段發(fā)生在該切換周期中已經(jīng)轉(zhuǎn)移了所有的基極電流之后，但是替代的時(shí)序可以是優(yōu)選的。例如，一旦Qsw已經(jīng)達(dá)到了所需的飽和程度，可以在基極電流驅(qū)動的初始時(shí)間段之后關(guān)斷Qba和(^?？梢栽谳o助再充電時(shí)間段之后通過接通開關(guān)Qba和Qk將另外的基極電流施加至Qsw，以保持所需的飽和程度。在輔助再充電時(shí)間段期間轉(zhuǎn)移至Caux的電荷的量依賴于Qbc和Qeg以及可選地Qba關(guān)斷的時(shí)間段長度以及在該時(shí)間段期間Qsw的集電極電流的幅度。因此可以針對給定的應(yīng)用來優(yōu)化輔助再充電時(shí)間段的時(shí)序。例如，盡管圖4中所示的輔助再充電時(shí)間段緊接在基極驅(qū)動電流結(jié)束之后，但是可以通過延遲開關(guān)Qk的關(guān)斷，使其在〖4之前的任意時(shí)間開始。
[0081 ] 在本實(shí)施例中，可以通過接通開關(guān)QBe和Qk中的任一個(gè)或者兩者來立即終止輔助再充電。例如，對于回掃或正向轉(zhuǎn)換器，如果在接近Qsw集電極電流最大時(shí)的BJT導(dǎo)通時(shí)間段末端發(fā)生輔助再充電，則輔助再充電效應(yīng)通常最大。在較高功率轉(zhuǎn)換器中，如果在BJT導(dǎo)通時(shí)間段的早期發(fā)生輔助再充電，則輔助再充電效果可能是足夠的；這也可以避免過量的切換電流通過二極管Dea。
[0082]盡管以上討論關(guān)注于圖1的切換基極和發(fā)射極結(jié)構(gòu)，但是本技術(shù)的實(shí)質(zhì)可應(yīng)用于其他射地-基地結(jié)構(gòu)。例如，采用DC基極電壓偏置的方法也可以使用例如圖5所示的輔助再充電技術(shù)。
[0083]圖5的實(shí)施例示出了在升壓轉(zhuǎn)換器的場景中輔助再充電的示例。升壓電感器Lbotst代替了變壓器(或者耦合電感器)Tx，并且將輔助繞組示出為IC的示例電源。然而，該實(shí)施例同樣可應(yīng)用于上述的其他轉(zhuǎn)換器類型。偏置電路確保了當(dāng)要求電感器電流流動時(shí)保持開關(guān)Qsw接通。這種電感器電流可以在開關(guān)Qk接通時(shí)經(jīng)由該開關(guān)Qk流至低參考電壓(Gnd)，或者在Qea開關(guān)接通時(shí)經(jīng)由該開關(guān)Qea流動至CAux。在Qsw導(dǎo)通時(shí)間期間，可以通過關(guān)斷開關(guān)Qk并且接通開關(guān)Qea來使 能輔助再充電時(shí)間段。在輔助再充電期間，Qsw發(fā)射極電壓上升為略大于Aux電容器Caux的電壓。這提供了對于Qsw基極端子所要求的偏置電壓的指導(dǎo)。為了關(guān)斷開關(guān)Qsw從而停止電感器電流，將開關(guān)Qeg和開關(guān)Qea兩者都關(guān)斷。
[0084]偏置電路可以包括用于在開關(guān)Qsw的控制端子(即，BJT的基極或MOSFET或IGBT的柵極)處提供所需電壓的任意合適裝置。因此，偏置電路可以包括電阻性、電容性和/或電感性部件、整流器和/或開關(guān)等的組合。電壓偏置源可以是任意合適的電壓源，例如干線輸入電壓Vin、與電感性部件相關(guān)聯(lián)的繞組和/或諸如電池之類的DC電壓源。
[0085]在任意實(shí)施例中，通過檢測Vaux并且將Vaux與參考電平進(jìn)行比較，例如使用在圖1的IC控制器中的“Ccts”中包括的電路，可以通過IC控制器來判定在切換周期中是否需要輔助再充電。這種檢測和比較可以附加地用于確定切換周期中輔助再充電時(shí)間段的長度和/或時(shí)序。因?yàn)榭梢钥刂戚o助再充電，所以輔助再充電可以用于將Vaux調(diào)節(jié)到所需值。與典型的轉(zhuǎn)換器(其Vaux變化較大，并且通常在需要最高基極電流時(shí)Vaux最高)相比，較低的電壓(例如3V)可以允許在較低的電阻性損耗下產(chǎn)生基極電流。
[0086]在一實(shí)施例中，在每一個(gè)周期中可以使用輔助再充電來將比取自基極驅(qū)動電流多的電荷傳送給CAux。這是因?yàn)锽JT Qsff的電流增益與基極電流相乘而得到發(fā)射極電流，并且意味著可以存在盈余來操作控制器。
[0087]以上一般地關(guān)注于基于BJT的轉(zhuǎn)換器的一種挑戰(zhàn)性情況。然而，實(shí)施例一般地可應(yīng)用于射地-基地結(jié)構(gòu)使用任意組合的場效應(yīng)晶體管(例如MOSFET)和/或雙極型晶體管(例如BJT)的情況。因此在替代實(shí)施例中，可以采用MOSFET或IGBT而不是BJT作為源極-切換射地-基地結(jié)構(gòu)中的Qsw。在圖2中示出了這種結(jié)構(gòu)。在這種情況下，在輔助再充電期間充電的柵極-源極電容而不是累積的基極電荷保持MOSFET或IGBT導(dǎo)通。替代地，可以采用DC柵極電壓偏置結(jié)構(gòu)，所述DC柵極電壓偏置結(jié)構(gòu)等價(jià)于圖5所示的DC基極電壓偏置結(jié)構(gòu)。
[0088]對于一些應(yīng)用，輔助再充電可能是用于向IC電荷存儲電容器Caux供應(yīng)電流的唯一機(jī)制。這使得能夠從變壓器TX中省略輔助繞組，并且在圖6中示出。
[0089]圖6的實(shí)施例有利地實(shí)現(xiàn)成本和空間節(jié)省，并且避免了與省略的輔助繞組及二極管DAux相關(guān)聯(lián)的設(shè)計(jì)和電磁干擾問題。也可以將存儲電容器Caux置于IC內(nèi)部。這可以消除分立電容器Caux和專用的IC端子Aux，其可以用于其他功能或者徹底省略。
[0090]圖7a示出了可以在以上或其他實(shí)施例的任一個(gè)中實(shí)現(xiàn)的方法。優(yōu)選地，該方法包括控制過程，其中通過諸如切換控制器(如圖1、2、5中的IC所示)之類的控制器來控制開關(guān)QBA、QBe、QE(；和/或Qsw(或者適當(dāng)情況下Qt^QmQse和/或Qsw)以實(shí)現(xiàn)該方法。這種控制還可以包括控制在二極管Dea(Dsa)之外附加地設(shè)置或者替代二極管Dea (Dsa)設(shè)置的開關(guān)，以接通到電荷存儲器的傳導(dǎo)路徑。
[0091]本發(fā)明還提供了處理器控制代碼，以在例如優(yōu)選地配置有切換控制器或者形成切換控制器的嵌入式處理器上實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例，例如上述控制過程。代碼可以設(shè)置在載體上，例如盤(如圖7b所示)、⑶-ROM或DVD-ROM、諸如只讀存儲器之類的已編程存儲器(固件)，或者設(shè)置在諸如光信號載體或電信號載體之類的數(shù)據(jù)載體上。用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明實(shí)施例的代碼(和/或數(shù)據(jù))可以包括常規(guī)編程語言例如C(解釋或者編譯的)的源代碼、目標(biāo)代碼或可執(zhí)行代碼，或者匯編代碼、用于設(shè)立或控制ASIC (專用集成電路)或FPGA (現(xiàn)場可編程門陣列)的代碼、或者諸如Verilog(商標(biāo))或VHDL(超高速集成電路硬件描述語言)之類的用于硬件描述語言的代碼。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識到，這種代碼和/或數(shù)據(jù)可以分布在彼此通信的多個(gè)耦合部件間。
[0092]一般而言，按照所述方式對Vaux的控制可以在以下的一個(gè)或多個(gè)方面特別有利:
[0093]-啟動:輔助再充電可以允許在每一個(gè)切換周期中向Caux添加電荷，在輸出和偏置繞組電壓上升之前提供足 夠的IC偏置功率。這可以簡化常規(guī)轉(zhuǎn)換器的初始Caux充電和啟動能力之間的平衡，特別是在驅(qū)動具有高輸入電容的負(fù)載時(shí)。替代地或附加地，輔助再充電可以使得能夠使用較高啟動電阻器Rstart和/或較小存儲電容器CAux。這可以減小Rstait中的功耗和/或啟動時(shí)間；和/或
[0094]-低阻抗負(fù)載:當(dāng)穩(wěn)態(tài)輸出和偏置繞組電壓接近零時(shí)，輔助再充電可以提供IC偏置功率，允許保持轉(zhuǎn)換器輸出電流控制。這甚至在輸出短路條件下也是可能的。
[0095]毫無疑問，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將清楚許多其他有效替代。應(yīng)該理解，本發(fā)明不局限于所述實(shí)施例，并且包含在所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)普通技術(shù)人員清楚的改進(jìn)。
【權(quán)利要求】
1.一種向開關(guān)模式功率轉(zhuǎn)換器SMPC的切換控制器供電的方法，所述SMPS包括: 電感性部件，具有耦合用于從所述SMPC的輸入接收電力的繞組； 切換電路，包括第一開關(guān)晶體管和第二開關(guān)晶體管，所述第一晶體管串聯(lián)耦合在所述繞組和所述第二晶體管之間； 切換控制器，用于控制所述第二晶體管的切換；以及 電荷存儲器，用于向所述切換控制器供電， 所述方法包括: 使電流從所述繞組流動通過所述第一晶體管；以及 將所述電流通過傳導(dǎo)路徑轉(zhuǎn)移到所述電荷存儲器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括:禁用在所述第一晶體管的控制線上接收偏置信號，所述偏置信號用于向所述第一晶體管輸出電荷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述流動和轉(zhuǎn)移在所述切換電路的切換周期期間進(jìn)行，所述切換 周期允許將輸出電壓的電力輸出到負(fù)載。
4.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其中第一晶體管存儲電荷，以在轉(zhuǎn)移所述電流期間保持所述第一晶體管導(dǎo)通。
5.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其中第一晶體管外部的電容器存儲電荷，以在轉(zhuǎn)移所述電流期間保持所述第一晶體管導(dǎo)通。
6.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其中在轉(zhuǎn)移所述電流期間，與所述第一晶體管的控制線相連的偏置電路保持所述第一晶體管導(dǎo)通。
7.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其中所述轉(zhuǎn)移包括接通所述傳導(dǎo)路徑，以傳導(dǎo)所述電流通過所述傳導(dǎo)路徑至所述電荷存儲器。
8.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其中所述轉(zhuǎn)移包括: 將參考電壓線從所述傳導(dǎo)路徑去耦合，從而使所述電流通過所述傳導(dǎo)路徑流至所述電荷存儲器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述去耦合包括在所述第一晶體管保持接通的同時(shí)關(guān)斷所述第二晶體管。
10.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其中至少第一晶體管是雙極型晶體管，并且其中所述轉(zhuǎn)移包括轉(zhuǎn)移雙極型晶體管的發(fā)射極電流以通過傳導(dǎo)路徑流至電荷存儲器。
11.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其中至少第一晶體管是場效應(yīng)晶體管FET，并且其中所述轉(zhuǎn)移包括轉(zhuǎn)移FET的源極電流以通過傳導(dǎo)路徑流至電荷存儲器。
12.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其中電感性部件是變壓器或耦合電感器，所述方法包括從所述變壓器的輔助繞組或耦合電感器對所述電荷存儲器充電。
13.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其中所述切換控制器控制所述第一晶體管的切換。
14.一種存儲指令的存儲介質(zhì)，所述指令使可編程處理設(shè)備操作用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求I至13中任一項(xiàng)所述的方法。
15.—種充電電路,用于向電荷存儲器供應(yīng)電荷,所述電荷存儲器用于向開關(guān)模式功率轉(zhuǎn)換器SMPC的切換控制器供電，所述SMPC包括: 電感性部件，具有耦合用于從所述SMPC的輸入接收電力的繞組；切換電路，包括第一開關(guān)晶體管和第二開關(guān)晶體管，所述第一晶體管串聯(lián)耦合在所述繞組和所述第二晶體管之間，并且用于接收繞組電流，其中所述繞組電流是來自所述繞組的電流； 切換控制器，用于控制所述第二晶體管的切換；以及 電荷存儲器，耦合用于向所述切換控制器供電， 所述充電電路包括: 電流轉(zhuǎn)移電路，用于將所述繞組電流從第一晶體管傳導(dǎo)至所述電荷存儲器；以及 所述第二晶體管配置為將參考電壓線從所述電流轉(zhuǎn)移電路可控地去耦，以使所述繞組電流通過所述電流轉(zhuǎn)移電路流至所述電荷存儲器。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的充電電路，包括偏置去耦開關(guān)，用于可控地將所述第一晶體管的控制線從偏置輸出線去耦合，所述偏置輸出線用于向所述第一晶體管輸出電荷。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的充電電路，其中第一晶體管配置用于存儲電荷，以在通過所述偏置去耦開關(guān)將所述第一晶體管的控制線從偏置輸出線去耦合時(shí)延遲第一晶體管的關(guān)斷，使得第一晶體管將所述繞組電流傳導(dǎo)至所述電流轉(zhuǎn)移電路。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的充電電路，其中第一晶體管外部的電容器配置用于存儲電荷，以在通過所述偏置去耦開關(guān)將所述第一晶體管的控制線從偏置輸出線去耦合時(shí)延遲第一晶體管的關(guān)斷，使得第一晶體管將所述繞組電流傳導(dǎo)至所述電流轉(zhuǎn)移電路。
19.根據(jù)權(quán)利要求15至18中任一項(xiàng)所述的充電電路，其中所述電流轉(zhuǎn)移電路包括半導(dǎo)體結(jié)，所述半導(dǎo)體結(jié)配置用于在正向偏置時(shí)傳導(dǎo)所述轉(zhuǎn)移的繞組電流。
20.根據(jù)權(quán)利要求15至19中任一項(xiàng)所述的充電電路，其中所述電流轉(zhuǎn)移電路包括開關(guān)，所述開關(guān)操作用于接通以傳導(dǎo)所述轉(zhuǎn)移的繞組電流。
21.根據(jù)權(quán)利要求15至20中任一項(xiàng)所述的充電電路，其中至少第一晶體管是雙極型晶體管，并且其中 所述第二晶體管操作用于在雙極型晶體管保持導(dǎo)通的同時(shí)將雙極型晶體管發(fā)射極端子從參考電壓線去耦合，從而通過電流轉(zhuǎn)移電路將雙極型晶體管的發(fā)射極電流轉(zhuǎn)移至電荷存儲器。
22.根據(jù)權(quán)利要求15至21中任一項(xiàng)所述的充電電路，其中至少第一晶體管是場效應(yīng)晶體管FET，并且其中: 所述第二晶體管操作用于在FET保持導(dǎo)通的同時(shí)將FET源極端子從參考電壓線去耦合，從而將FET的源極電流通過電流轉(zhuǎn)移電路轉(zhuǎn)移至電荷存儲器。
23.—種SMPC，包括根據(jù)權(quán)利要求15至22中任一項(xiàng)所述的充電電路。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的SMPC，其中所述電感性部件包括變壓器或者耦合電感器，并且所述電荷存儲器包括電容器，所述電容器配置用于從所述變壓器的輔助繞組或耦合電感器接收電荷。
25.根據(jù)權(quán)利要求23或24所述的SMPC，其中SMPC是正向、回掃、降壓、升壓或降壓-升壓轉(zhuǎn)換器。
26.—種充電電路,用于向電荷存儲器供應(yīng)電荷,所述電荷存儲器用于向開關(guān)模式功率轉(zhuǎn)換器SMPC的切換控制器供電，所述SMPC包括: 電感性部件，具有耦合用于從所述SMPC的輸入接收電力的繞組；切換電路，包括第一開關(guān)晶體管和第二開關(guān)晶體管，所述第一晶體管串聯(lián)耦合在所述繞組和所述第二晶體管之間； 切換控制器，用于控制所述第二晶體管的切換；以及 電荷存儲器，用于向所述切換控制器供電， 所述充電電路包括: 用于使電流所述繞組傳導(dǎo)通過所述第一晶體管的裝置；以及 用于使所述電流通過傳導(dǎo)路徑轉(zhuǎn)移至所述電荷存儲器的裝置。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的充電電路，所述充電電路包括用于禁用在所述第一晶體管的控制線上接收偏置信號的裝置，所述偏置信號用于向所述第一晶體管輸出電荷。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的充電電路，其中所述用于傳導(dǎo)電流的裝置用于在所述禁用期間將電流從所述繞組傳導(dǎo)通過所述第一晶體管。
29.—種SMPC，包括根據(jù)權(quán)利要求26至28中任一項(xiàng)所述的充電電路。
30.一種存儲代碼的存儲介質(zhì)，所述代碼操作用于控制晶體管切換，以使能電荷存儲器的充電以向開關(guān)模式功率轉(zhuǎn)換器SMPC的切換控制器供電，所述SMPC包括:初級和次級晶體管以及繞組，所述次級晶體管耦合在初級晶體管和參考電壓之間；所述代碼在運(yùn)行時(shí)用于: 控制初級和次級晶體管導(dǎo)通以使電流從繞組傳導(dǎo)至參考電壓；然后 在使初級晶體管保持接通的同時(shí)關(guān)斷次級晶體管，從而允許將電流從所述初級晶體管通過傳導(dǎo)路徑轉(zhuǎn)移至所述電荷存儲器。
【文檔編號】H02M1/36GK104038037SQ201410057906
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年2月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月20日
【發(fā)明者】保羅·賴安, 約翰·派珀 申請人:劍橋半導(dǎo)體有限公司